DE102022134068A1 - Vehicle module CPM of an inductive charging system for a vehicle - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft Fahrzeugmodul CPM zum Umwandeln elektromagnetischer Energie eines von einem Bodenmodul GPM eines induktiven Fahrzeug-Ladesystems erzeugten elektromagnetischen Feldes in elektrische Energie eines elektrischen Stroms, und zum Laden einer elektrischen Speichereinrichtung und/oder zum Betreiben einer elektrischen Last im Fahrzeug, wobei das Fahrzeugmodul CPM umfasst: eine Hauptspulenbaugruppe (101) mit einer Hauptspule zum Umwandeln des elektromagnetischen Feldes in einen elektrischen Wechselstrom AC, und eine elektronische Baugruppe (102) mit einer Leistungselektronik (105) zum Umwandeln des elektrischen Wechselstroms AC in Gleichstrom DC. Das Fahrzeugmodul CPM zeichnet sich dadurch aus, dass ein oder mehrere Wärmerohre (103) zur Übertragung/Verteilung von Wärme, die lokal in der Hauptspulenbaugruppe (101) und/oder in der elektronische Baugruppe (102) während eines Energiewandlungsbetriebs erzeugt wird, vorhanden sind, wobei die Wärmerohre (103) die lokal erzeugte Wärme insbesondere von der Hauptspulenbaugruppe (101) zur elektronischen Baugruppe (102) und umgekehrt übertragen, und die elektronische Baugruppe (102) ein mit einem Kältemittel-Fluid durchströmbaren Kanal (104) aufweist, der an einen externen Wärmetauscher anschließbar ist, wobei der Kanal (104) dazu eingerichtet und ausgeführt ist, Wärme aus der elektronischen Baugruppe (102) an das Kältemittel-Fluid zu übertragen.The invention relates to a vehicle module CPM for converting electromagnetic energy of an electromagnetic field generated by a floor module GPM of an inductive vehicle charging system into electrical energy of an electric current, and for charging an electrical storage device and/or for operating an electrical load in the vehicle, wherein the vehicle module CPM comprises: a main coil assembly (101) with a main coil for converting the electromagnetic field into an alternating electrical current AC, and an electronic assembly (102) with power electronics (105) for converting the alternating electrical current AC into direct current DC. The vehicle module CPM is characterized in that one or more heat pipes (103) are present for transferring/distributing heat that is generated locally in the main coil assembly (101) and/or in the electronic assembly (102) during an energy conversion operation, wherein the heat pipes (103) transfer the locally generated heat in particular from the main coil assembly (101) to the electronic assembly (102) and vice versa, and the electronic assembly (102) has a channel (104) through which a coolant fluid can flow, which can be connected to an external heat exchanger, wherein the channel (104) is set up and designed to transfer heat from the electronic assembly (102) to the coolant fluid.
Description
Die Erfindung betrifft ein Fahrzeugmodul CPM eines induktiven Ladesystems für ein Fahrzeug.The invention relates to a vehicle module CPM of an inductive charging system for a vehicle.
Bekanntermaßen umfassen induktive Ladesysteme für Fahrzeuge ein typischerweise ein am Boden ortsfest angeordnetes Bodenmodul GPM (GPM für engl.: „Ground Pad Module“), welches an ein Stromnetz angeschlossen ist, und ein typischerweise an einer Unterseite eines Fahrzeugs angeordnetes Fahrzeugmodul (CPM für engl.: „Car Pad Module“). Typischerweise wird bei derartigen induktiven Ladesystemen mittels einer Hauptspule des Bodenmoduls GPM Energie induktiv an eine Hauptspule des im Fahrzeug angeordneten Fahrzeugmoduls CPM zum Laden einer elektrischen Speichereinheit / Batterie und/oder zur Versorgung einer elektrischen Last übertragen. Das Bodenmodul GPM und das Fahrzeugmodul CPM können auch für eine bidirektionale Energieübertragung, d.h. von GPM zu CPM und von CPM zu GPM eingerichtet sein.As is known, inductive charging systems for vehicles typically comprise a ground module (GPM) that is arranged stationary on the ground and is connected to a power grid, and a vehicle module (CPM) that is typically arranged on the underside of a vehicle. In such inductive charging systems, energy is typically transmitted inductively by means of a main coil of the ground module (GPM) to a main coil of the vehicle module (CPM) arranged in the vehicle for charging an electrical storage unit/battery and/or for supplying an electrical load. The ground module (GPM) and the vehicle module (CPM) can also be set up for bidirectional energy transmission, i.e. from GPM to CPM and from CPM to GPM.
Sowohl das GPM als auch das CPM umfassen typischerweise jeweils eine elektronische Baugruppe und eine Hauptspulenbaugruppe mit einer Hauptspule. Um eine optimale elektromagnetische Koppelung der beiden Hauptspulen zur Energieübertragung zu ermöglichen, ist die Hauptspule des GPM und die Hauptspule des CPM optimal zueinander zu positionieren.Both the GPM and the CPM typically comprise an electronic assembly and a main coil assembly with a main coil. To enable optimal electromagnetic coupling of the two main coils for energy transfer, the main coil of the GPM and the main coil of the CPM must be optimally positioned relative to each other.
Im Betrieb, d.h. während der Energieübertragung von Hauptspule zu Hauptspule, entsteht in der GPM und in der CPM Wärme im Wesentlichen in zwei Bereichen: (a) in der jeweiligen elektronischen Baugruppe, in der viel Wärme relativ konzentriert an bestimmten Stellen mit hoher lokaler Wärmedichte erzeugt wird, und (b) in der jeweiligen Hauptspulenbaugruppe (Hauptspule und Ferrit), in der relativ zur elektronischen Baugruppe weniger und relativ gut verteilte Wärme erzeugt wird. Die elektronische Baugruppe umfasst typischerweise eine Leistungselektronik.During operation, i.e. during energy transfer from main coil to main coil, heat is generated in the GPM and in the CPM essentially in two areas: (a) in the respective electronic assembly, in which a lot of heat is generated relatively concentrated at certain points with high local heat density, and (b) in the respective main coil assembly (main coil and ferrite), in which less and relatively well-distributed heat is generated relative to the electronic assembly. The electronic assembly typically comprises power electronics.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Wärmeabfuhr aus einem Fahrzeugmodul CPM eines induktiven Fahrzeugladesystems zu verbessern.The object of the invention is to improve heat dissipation from a vehicle module CPM of an inductive vehicle charging system.
Die Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, sowie der Erläuterung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren dargestellt sind.The invention results from the features of the independent claims. Advantageous further developments and refinements are the subject of the dependent claims. Further features, possible applications and advantages of the invention result from the following description and the explanation of embodiments of the invention, which are shown in the figures.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Fahrzeugmodul CPM zum Umwandeln elektromagnetischer Energie eines von einem Bodenmodul GPM eines induktiven Fahrzeug-Ladesystems erzeugten elektromagnetischen Feldes in elektrische Energie eines elektrischen Stroms, und zum Laden einer elektrischen Speichereinrichtung und/oder zum Betreiben einer elektrischen Last im Fahrzeug, wobei das Fahrzeugmodul CPM umfasst:
- - eine Hauptspulenbaugruppe mit einer Hauptspule zum Umwandeln des elektromagnetischen Feldes in einen elektrischen Wechselstrom AC, und
- - eine elektronische Baugruppe mit einer Leistungselektronik zum Umwandeln des elektrischen Wechselstroms AC in Gleichstrom DC.
- - a main coil assembly with a main coil for converting the electromagnetic field into an alternating electrical current AC, and
- - an electronic assembly with power electronics for converting alternating electrical current (AC) into direct current (DC).
Das vorgeschlagene Fahrzeugmodul CPM zeichnet sich dadurch aus, dass ein oder mehrere Wärmerohre zur Übertragung/Verteilung von Wärme, die lokal in der Hauptspulenbaugruppe und/oder in der elektronische Baugruppe während eines Energiewandlungsbetriebs erzeugt wird, vorhanden sind, wobei die Wärmerohre die lokal erzeugte Wärme von der Hauptspulenbaugruppe zur elektronischen Baugruppe und umgekehrt übertragen, und die elektronische Baugruppe ein mit einem Kältemittel-Fluid durchströmbaren Kanal aufweist, der an einen externen Wärmetauscher anschließbar ist, wobei der Kanal dazu eingerichtet und ausgeführt ist, Wärme aus der elektronischen Baugruppe an das Kältemittel-Fluid zu übertragen.The proposed vehicle module CPM is characterized in that one or more heat pipes are present for transferring/distributing heat that is generated locally in the main coil assembly and/or in the electronic assembly during an energy conversion operation, wherein the heat pipes transfer the locally generated heat from the main coil assembly to the electronic assembly and vice versa, and the electronic assembly has a channel through which a coolant fluid can flow, which can be connected to an external heat exchanger, wherein the channel is set up and designed to transfer heat from the electronic assembly to the coolant fluid.
Lokal, im Fahrzeugmodul CPM während des Energiewandlungsbetriebs in der Hauptspulenbaugruppe und in der elektronischen Baugruppe entstehende Wärme wird also zwischen den genannten Baugruppen mittels der Wärmerohre übertragen, so dass dadurch Wärme auf die beiden Baugruppen im Wesentlichen gleichverteilt wird. Typischerweise ist die in der elektronischen Baugruppe entstehende lokale Wärmmenge größer als in der Hauptspulenbaugruppe. Durch den mit einem Kältemittel-Fluid durchströmbaren und mit der elektronischen Baugruppe in wärmeleitendem Kontakt stehenden Kanal, der als Wärmesenke wirkt, wird zusätzlich aus dem Bereich der elektronischen Baugruppe Wärme abgeführt. Insgesamt wird also einerseits mittels der Wärmerohre lokal in dem Fahrzeugmodul entstehenden Wärme im Wesentlichen im Fahrzeugmodul bzw. in dessen Gehäuse gleichverteilt und gleichzeitig aus der elektronischen Baugruppe Wärme mittels des von einem Kältemittel-Fluid durchströmbaren Kanal abgeführt. Beides zusammen ermöglicht einerseits eine verbesserte Kühlung des Fahrzeugmoduls CPM und andererseits eine höhere elektrische Leistungsumsetzung im Fahrzeugmodul CPM.Local heat generated in the CPM vehicle module during energy conversion operation in the main coil assembly and in the electronic assembly is transferred between the aforementioned assemblies by means of the heat pipes, so that heat is essentially evenly distributed between the two assemblies. Typically, the amount of heat generated locally in the electronic assembly is greater than in the main coil assembly. Heat is also dissipated from the area of the electronic assembly through the channel through which a coolant fluid can flow and which is in heat-conducting contact with the electronic assembly, which acts as a heat sink. Overall, heat generated locally in the vehicle module is essentially evenly distributed in the vehicle module or in its housing by means of the heat pipes, and heat is simultaneously dissipated from the electronic assembly by means of the channel through which a coolant fluid can flow. Both of these together enable improved cooling of the CPM vehicle module on the one hand and higher electrical power conversion in the CPM vehicle module on the other.
Unter dem Begriff „Wärmerohr“ wird vorliegend ein Wärmeübertrager verstanden, der unter Nutzung der Verdampfungsenthalpie eines Mediums eine hohe Wärmestromdichte erlaubt. Auf diese Weise können große Wärmemengen auf kleiner Querschnittsfläche übertragen werden. Es wird dabei grundsätzlich zwischen zwei Bauformen von Wärmerohren unterschieden: der sogenannten „Heatpipe“ und dem sogenannten „ZweiPhasen-Thermosiphon“. Das grundlegende Funktionsprinzip ist bei beiden Bauformen gleich; der Unterschied liegt im Rücktransport des gasförmigen Arbeitsmediums zum Verdampfer, d.h. zu der Stelle, an der Wärme zugeführt wird. Der Rücktransport erfolgt bei beiden Bauformen passiv und damit ohne Hilfsmittel wie etwa einer Umwälzpumpe.The term "heat pipe" refers to a heat exchanger that allows a high heat flow density by using the evaporation enthalpy of a medium. In this way, large amounts of heat can be transferred over a small cross-sectional area. A basic distinction is made between two types of heat pipe: the so-called "heat pipe" and the so-called "two-phase thermosiphon". The basic functional principle is the same for both types; the difference lies in the return transport of the gaseous working medium to the evaporator, i.e. to the point where heat is supplied. In both types, the return transport takes place passively and therefore without aids such as a circulation pump.
Der Wärmewiderstand eines Wärmerohrs ist bei Arbeitstemperatur deutlich kleiner als der von Metallen. Das Verhalten der Wärmerohre kommt daher einer isothermen Zustandsänderung sehr nah. Es herrscht eine beinah konstante Temperatur über die Länge des Wärmerohrs. Bei gleicher Übertragungsleistung sind deswegen wesentlich leichtere Bauweisen als bei herkömmlichen Wärmeübertragern unter gleichen Einsatzbedingungen möglich. Durch geschickte Wahl des Arbeitsmediums des Wärmerohrs können Einsatztemperaturen von wenigen Kelvin bis ca. 3.000 Kelvin erzielt werden.The thermal resistance of a heat pipe is significantly lower at working temperature than that of metals. The behavior of the heat pipes is therefore very close to an isothermal change of state. There is an almost constant temperature along the length of the heat pipe. With the same transfer performance, much lighter designs are therefore possible than with conventional heat exchangers under the same operating conditions. By cleverly choosing the working medium of the heat pipe, operating temperatures of a few Kelvin up to approx. 3,000 Kelvin can be achieved.
Die Fähigkeit, Energie zu transportieren, hängt bei einem Wärmerohr maßgeblich von der spezifischen Verdampfungsenthalpie (in kJ/mol oder kJ/kg) des Arbeitsmediums ab und nicht von der Wärmeleitfähigkeit von Gefäßwand oder Arbeitsmedium. Aus Effizienzgründen wird ein Wärmerohr meist am warmen Ende nur knapp über und am kalten Ende nur knapp unter der Siedetemperatur des Arbeitsmediums betrieben. The ability of a heat pipe to transport energy depends largely on the specific evaporation enthalpy (in kJ/mol or kJ/kg) of the working medium and not on the thermal conductivity of the vessel wall or working medium. For efficiency reasons, a heat pipe is usually operated at just above the boiling point of the working medium at the warm end and just below the boiling point of the working medium at the cold end.
Vorteilhaft sind in Bereichen der Hauptspulenbaugruppe und /oder der elektronischen Baugruppe, die während des Energiewandlungsbetriebs eine hohe lokale Wärmeentwicklung aufweisen, die Wärmerohre in einer höheren Dichte (mit geringeren Abständen direkt benachbarter Wärmeleitelemente) angeordnet, als in Bereichen mit geringer lokaler Wärmeentwicklung.Advantageously, in areas of the main coil assembly and/or the electronic assembly that have a high local heat development during energy conversion operation, the heat pipes are arranged at a higher density (with smaller distances between directly adjacent heat conducting elements) than in areas with low local heat development.
Vorteilhaft ist das/sind die mehreren Wärmerohr/e mit einer jeweiligen Rohrlänge L jeweils derart zueinander angeordnet, dass direkt benachbarte Wärmerohre mit einem Abstand D aus dem Bereich: 3 < L/D < 10 beabstandet sind. Damit wird ein Optimum für den Abstand D von Wärmerohren angegeben, so dass eine hinreichende Anzahl von Wärmerohren für eine weitestgehend gleichmäßige Temperaturverteilung innerhalb der CPM verfügbar ist.Advantageously, the plurality of heat pipes with a respective pipe length L are arranged in such a way that directly adjacent heat pipes are spaced apart by a distance D in the range: 3 < L/D < 10. This provides an optimum for the distance D between heat pipes, so that a sufficient number of heat pipes is available for a largely uniform temperature distribution within the CPM.
Vorteilhaft sind zumindest einige der mehreren Wärmerohre in zwei oder mehreren parallelen Ebenen im Fahrzeugmodul CPM angeordnet. Es wird dabei davon ausgegangen, dass die Wärmerohre derart ausgeführt sind, dass ihre Längserstreckung in einer Ebene verläuft. Dabei können Sie gerade oder auch gebogen ausgefüllt sein. Vorteilhaft sind zumindest einige der mehreren Wärmerohre zumindest in zwei nicht parallelen Ebenen im Fahrzeugmodul CPM angeordnet sind. Vorteilhaft sind zumindest einige der mehreren Wärmerohre in zwei oder mehreren nicht parallelen Ebenen im Fahrzeugmoduls CPM angeordnet.Advantageously, at least some of the multiple heat pipes are arranged in two or more parallel planes in the vehicle module CPM. It is assumed that the heat pipes are designed in such a way that their longitudinal extension runs in one plane. They can be straight or curved. Advantageously, at least some of the multiple heat pipes are arranged in at least two non-parallel planes in the vehicle module CPM. Advantageously, at least some of the multiple heat pipes are arranged in two or more non-parallel planes in the vehicle module CPM.
Vorteilhaft sind zumindest einige der mehreren Wärmerohre in zwei oder mehreren zueinander parallelen Ebenen im Fahrzeugmodul CPM angeordnet.Advantageously, at least some of the plurality of heat pipes are arranged in two or more mutually parallel planes in the vehicle module CPM.
Vorteilhaft sind zumindest einige der mehreren Wärmerohre zumindest in zwei nicht parallelen Ebenen im Fahrzeugmoduls CPM angeordnet.Advantageously, at least some of the plurality of heat pipes are arranged in at least two non-parallel planes in the vehicle module CPM.
Vorteilhaft ist zumindest ein Wärmerohr oder insbesondere alle Wärmeröhre in einem Gehäusematerial eines Gehäuses des Fahrzeugmoduls CPM und/oder direkt am Gehäuse des CPM und/oder zumindest in wärmeleitendem Kontakt mit dem Gehäuse angeordnet.Advantageously, at least one heat pipe or in particular all heat pipes are arranged in a housing material of a housing of the vehicle module CPM and/or directly on the housing of the CPM and/or at least in heat-conducting contact with the housing.
Die Hauptspule der CPM umfasst vorteilhaft zumindest einen Spulendraht, der in einer vorgegebenen Geometrie als Spulendrahtanordnung angeordnet ist. Insbesondere ist die Hauptspule der CPM als Flachspule ausgeführt.The main coil of the CPM advantageously comprises at least one coil wire which is arranged in a predetermined geometry as a coil wire arrangement. In particular, the main coil of the CPM is designed as a flat coil.
Vorteilhaft ist das an die Hauptspule angrenzende Material ein ferrimagnetisches oder ein ferromagnetisches Material.Advantageously, the material adjacent to the main coil is a ferrimagnetic or a ferromagnetic material.
Vorteilhaft ist zumindest ein Abschnitt des zumindest einen Wärmerohrs im Wesentlichen deckungsgleich über und/oder unter zumindest einem Abschnitt des Spulendrahts angeordnet. So kann im Spulendraht entstehende Wärme direkt an das Wärmerohr abgegeben und mittels des Wärmerohrs in der CPM verteilt werden.Advantageously, at least one section of the at least one heat pipe is arranged substantially congruently above and/or below at least one section of the coil wire. Heat generated in the coil wire can thus be transferred directly to the heat pipe and distributed in the CPM by means of the heat pipe.
Sofern die Spulendrahtanordnung zumindest einen Bereich der CPM eine erhöhte Spulendrahtdichte aufweist, sind in diesem Bereich vorteilhaft Abschnitte mehrerer der Wärmerohre in einer höheren Dichte angeordnet, als in anderen Bereichen der Spulendrahtanordnung mit geringer Spulendrahtdichte.If the coil wire arrangement has an increased coil wire density in at least one region of the CPM, sections of several of the heat pipes are advantageously arranged in this region at a higher density than in other regions of the coil wire arrangement with a low coil wire density.
Vorteilhaft besteht die Hauptspule aus zumindest einem Spulendraht, die Hauptspule weist zumindest einen Bereich mit einer erhöhten Spulendrahtdichte auf, wobei in diesem Bereich Abschnitte mehrerer der Wärmerohre in einer höheren Dichte angeordnet sind, als in anderen Bereichen der Hauptspule.Advantageously, the main coil consists of at least one coil wire, the main coil has at least one region with an increased coil wire density, wherein in this region Sections of several of the heat pipes are arranged at a higher density than in other areas of the main coil.
Vorteilhaft ist ein Abschnitt des einen Wärmerohrs oder jeweilige Abschnitte der mehreren Wärmerohre über und/oder unter der Spulendrahtanordnung im Zwischenbereich zwischen einzelnen Spulendrahtwicklungen angeordnet.Advantageously, a section of the one heat pipe or respective sections of the plurality of heat pipes are arranged above and/or below the coil wire arrangement in the intermediate region between individual coil wire windings.
Vorteilhaft ist der zumindest eine Spulendraht der Spulendrahtanordnung in ausschließlich einer Spulendrahtebene angeordnet/gewickelt und das zumindest eine Wärmerohr oder die mehreren Wärmerohre parallel zur Spulendrahtebene angeordnet.Advantageously, the at least one coil wire of the coil wire arrangement is arranged/wound in exclusively one coil wire plane and the at least one heat pipe or the plurality of heat pipes are arranged parallel to the coil wire plane.
Vorteilhaft ist zumindest eines der Wärmerohre entlang des Spulendrahtes um den Spulendraht gewickelt angeordnet.Advantageously, at least one of the heat pipes is arranged along the coil wire wound around the coil wire.
Vorteilhaft ist der zumindest eine Spulendraht um zumindest einen Abschnitt des zumindest einen Wärmerohrs gewickelt.Advantageously, the at least one coil wire is wound around at least a portion of the at least one heat pipe.
In eine vorteilhaften Ausführungsform ist der zumindest eine Spulendraht als Wärmerohr ausgeführt.In an advantageous embodiment, the at least one coil wire is designed as a heat pipe.
Vorteilhaft ist die Hauptspule der Hauptspulenbaugruppe des CPM in ein erstes wärmeleitendes Material eingebettet. Vorteilhaft ist eine Leistungselektronik Einer elektronischen Baugruppe des CPM in ein zweites wärmeleitendes Material eingebettet, das mit dem ersten wärmeleitenden Material thermisch leitend verbunden ist.Advantageously, the main coil of the main coil assembly of the CPM is embedded in a first thermally conductive material. Advantageously, a power electronics of an electronic assembly of the CPM is embedded in a second thermally conductive material, which is thermally conductively connected to the first thermally conductive material.
Vorteilhaft besteht das Gehäuse des CPM aus einem Material mit einer Wärmeleitfähigkeit λ > 100 W/(m *K), insbesondere > 150 W/(m *K).Advantageously, the housing of the CPM consists of a material with a thermal conductivity λ > 100 W/(m *K), in particular > 150 W/(m *K).
Vorteilhaft weist das Gehäuse des CPM eine strukturierte Außenoberfläche auf, die mit dem einen oder mehreren der Wärmerohre in thermisch leitendem Kontakt steht.Advantageously, the housing of the CPM has a structured outer surface which is in thermally conductive contact with one or more of the heat pipes.
Vorteilhaft sind die Hauptspulenbaugruppe und die elektronische Baugruppe innerhalb des Fahrzeugmoduls CPM räumlich voneinander separiert angeordnet, wobei zwischen beiden Baugruppen eine Wandung angeordnet ist, die als Wärmeleitelement ausgebildet ist. Vorteilhaft besteht das Wärmeleitelement aus einem Material mit einer Wärmeleitfähigkeit λ > 10 W/(m *K) oder λ > 100 W/(m *K) oder λ > 150 W/(m *K) oder λ > 200 W/(m *K) oder λ > 300 W/(m *K). Vorteilhaft ist zumindest ein Wärmerohr mit dem Wärmeleitelement wärmeleitend verbunden.The main coil assembly and the electronic assembly are advantageously arranged spatially separated from one another within the vehicle module CPM, with a wall arranged between the two assemblies, which is designed as a heat-conducting element. The heat-conducting element is advantageously made of a material with a thermal conductivity λ > 10 W/(m *K) or λ > 100 W/(m *K) or λ > 150 W/(m *K) or λ > 200 W/(m *K) or λ > 300 W/(m *K). At least one heat pipe is advantageously connected to the heat-conducting element in a heat-conducting manner.
Vorteilhaft umfasst die Hauptspulenbaugruppe eine Hauptspule, wobei die Hauptspule in ein erstes wärmeleitendes Material eingebettet ist.Advantageously, the main coil assembly comprises a main coil, wherein the main coil is embedded in a first thermally conductive material.
Vorteilhaft umfasst die elektronische Baugruppe eine Leistungselektronik, wobei die Leistungselektronik in ein zweites wärmeleitendes Material eingebettet ist, das mit dem ersten wärmeleitenden Material thermisch leitend verbunden ist.Advantageously, the electronic assembly comprises power electronics, wherein the power electronics are embedded in a second thermally conductive material which is thermally conductively connected to the first thermally conductive material.
Vorteilhaft weist das Gehäuse des Fahrzeugmoduls CPM eine strukturierte Außenoberfläche auf, die mit zumindest einem oder mehreren der Wärmerohre in thermisch leitendem Kontakt steht. Die Außenoberfläche weist im am Fahrzeug verbauten Zustand des Fahrzeugmoduls vorteilhaft nach unten und ist vorteilhaft von der Umgebungsluft frei anströmbar.The housing of the vehicle module CPM advantageously has a structured outer surface that is in thermally conductive contact with at least one or more of the heat pipes. When the vehicle module is installed on the vehicle, the outer surface advantageously points downwards and is advantageously freely exposed to the ambient air.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein induktives Ladesystem für ein Fahrzeug zum Laden einer elektrischen Speichereinrichtung des Fahrzeugs, mit zumindest einem Bodenmodul GPM und einem Fahrzeugmodul CPM, wobei eine Energieübertragung zumindest vom Bodenmodul GPM zum Fahrzeugmodul CPM erfolgt und wobei das Fahrzeugmodul CPM wie vorstehend ausgeführt ist.A second aspect of the invention relates to an inductive charging system for a vehicle for charging an electrical storage device of the vehicle, with at least one floor module GPM and one vehicle module CPM, wherein energy is transferred at least from the floor module GPM to the vehicle module CPM and wherein the vehicle module CPM is designed as above.
Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einem Fahrzeugmodul CPM wie vorstehend beschrieben.A third aspect of the invention relates to a vehicle with a vehicle module CPM as described above.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der - gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung - zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.Further advantages, features and details emerge from the following description, in which - if necessary with reference to the drawing - at least one embodiment is described in detail. Identical, similar and/or functionally identical parts are provided with the same reference numerals.
Es zeigt:
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1 eine schematisierte Darstellung eines erfindungsgemäßen Fahrzeugmoduls CPM
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1 a schematic representation of a vehicle module CPM according to the invention
Das Fahrzeugmodul CPM umfasst vorliegend fünf, über der Hauptspule angeordnete Wärmerohre 103 zur Übertragung/Verteilung von Wärme, die lokal in der Hauptspulenbaugruppe 101 und/oder in der elektronische Baugruppe 102 während eines Energiewandlungsbetriebs erzeugt wird, wobei die Wärmerohre 103 die lokal erzeugte Wärme von der Hauptspulenbaugruppe 101 zur elektronischen Baugruppe 102 und umgekehrt übertragen.The vehicle module CPM comprises five heat pipes 103 arranged above the main coil for transferring/distributing heat generated locally in the main coil assembly 101 and/or in the electronic assembly 102 during an energy conversion operation, wherein the heat pipes 103 transfer the locally generated heat from the main coil assembly 101 to the electronic assembly 102 and vice versa.
Die elektronische Baugruppe 102 weist ein mit einem Kältemittel-Fluid durchströmbaren Kanal 104 auf, der an einen externen Wärmetauscher anschließbar ist, wobei der Kanal 104 dazu eingerichtet und ausgeführt ist, im Wesentlichen Wärme aus der elektronischen Baugruppe 102 an das Kältemittel-Fluid zu übertragen und damit abzugeben.The electronic assembly 102 has a channel 104 through which a coolant fluid can flow and which can be connected to an external heat exchanger, wherein the channel 104 is designed and constructed to essentially transfer heat from the electronic assembly 102 to the coolant fluid and thus release it.
Das Kältemittel-Fluid strömt durch den Kanal 104, wie durch die zugeordneten Pfeile angedeutet.The refrigerant fluid flows through the channel 104, as indicated by the associated arrows.
Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und erläutert wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Es ist daher klar, dass eine Vielzahl von Variationsmöglichkeiten existiert. Es ist ebenfalls klar, dass beispielhaft genannte Ausführungsformen wirklich nur Beispiele darstellen, die nicht in irgendeiner Weise als Begrenzung etwa des Schutzbereichs, der Anwendungsmöglichkeiten oder der Konfiguration der Erfindung aufzufassen sind. Vielmehr versetzen die vorhergehende Beschreibung und die Figurenbeschreibung den Fachmann in die Lage, die beispielhaften Ausführungsformen konkret umzusetzen, wobei der Fachmann in Kenntnis des offenbarten Erfindungsgedankens vielfältige Änderungen beispielsweise hinsichtlich der Funktion oder der Anordnung einzelner, in einer beispielhaften Ausführungsform genannter Elemente vornehmen kann, ohne den Schutzbereich zu verlassen, der durch die Ansprüche und deren rechtliche Entsprechungen, wie etwa einer weitergehenden Erläuterung in der Beschreibung, definiert wird.Although the invention has been illustrated and explained in detail by preferred embodiments, the invention is not limited by the disclosed examples and other variations can be derived therefrom by the person skilled in the art without departing from the scope of the invention. It is therefore clear that a multitude of possible variations exist. It is also clear that embodiments mentioned as examples really only represent examples that are not to be understood in any way as a limitation of the scope of protection, the possible applications or the configuration of the invention. Rather, the preceding description and the description of the figures enable the person skilled in the art to implement the exemplary embodiments in concrete terms, whereby the person skilled in the art, with knowledge of the disclosed inventive concept, can make a variety of changes, for example with regard to the function or the arrangement of individual elements mentioned in an exemplary embodiment, without departing from the scope of protection defined by the claims and their legal equivalents, such as a further explanation in the description.
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 101101
- HauptspulenbaugruppeMain coil assembly
- 102102
- elektronische Baugruppeelectronic assembly
- 103103
- Wärmerohr/eHeat pipe(s)
- 104104
- Kanalchannel
- 105105
- LeistungselektronikPower electronics
- 106106
- HauptspuleMain coil
Claims (10)
Priority Applications (2)
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|---|---|---|---|
| DE102022134068.6A DE102022134068A1 (en) | 2022-12-20 | 2022-12-20 | Vehicle module CPM of an inductive charging system for a vehicle |
| PCT/EP2023/085284 WO2024132672A1 (en) | 2022-12-20 | 2023-12-12 | Vehicle module cpm of an inductive charging system for a vehicle |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| DE102022134068.6A DE102022134068A1 (en) | 2022-12-20 | 2022-12-20 | Vehicle module CPM of an inductive charging system for a vehicle |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE102022134068A1 true DE102022134068A1 (en) | 2024-06-20 |
Family
ID=89222360
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DE102022134068.6A Pending DE102022134068A1 (en) | 2022-12-20 | 2022-12-20 | Vehicle module CPM of an inductive charging system for a vehicle |
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Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
| DE102018203555A1 (en) | 2018-03-08 | 2019-09-12 | Mahle International Gmbh | Induction charging device |
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Family Cites Families (3)
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| JP6475684B2 (en) * | 2016-11-22 | 2019-02-27 | 株式会社Ｓｕｂａｒｕ | Coil unit |
| EP4024660A4 (en) * | 2019-10-07 | 2023-10-18 | SKC Co., Ltd. | Wireless charging device and mobile means including same |
-
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-
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Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102018203555A1 (en) | 2018-03-08 | 2019-09-12 | Mahle International Gmbh | Induction charging device |
| DE102018111243A1 (en) | 2018-05-09 | 2019-11-14 | Zollner Elektronik Ag | Induction device for loading motor vehicles |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| WO2024132672A1 (en) | 2024-06-27 |
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